BIOPLIN - AUSTRIJSKA ISKUSTVA I POTREBE HRVATSKE BIOGAS - AUSTRIAN EXPERIENCES AND CROATIAN NEEDS

Transcription

1 Želimir Krajčević: HR BIOPLIN - AUSTRIJSKA ISKUSTVA I POTREBE HRVATSKE Sažetak Organski ostaci nakon prerade u bioplinskom postrojenju ne zagađuju okolinu i mogu se upotrijebiti kao prvorazredno gnojivo. Ujedno se ti ostaci putem bioplina mogu koristiti za suproizvodnju toplinske i elektroenergije, u tom slučaju jedno govedo daje najmanje 1,7 kwh/dan električne i 3,4 kwh/dan toplinske energije. Kada se svinjska gnojnica neprerađena ispušta u okoliš, a za grijanje zgrada istog gospodarstva se koristi neko od neobnovljivih goriva - učinjena je osim mjerljive i nemjerljiva šteta: zagađenjem okoliša, odnosno ekosustava zraka, vode i bilja. Opreznom prosudbom predviđa se da u Austriji ima mogućnosti za pogona bioplina; što bi u suproizvodnji dalo 3,6 milijardi kwh elektroenergije - a u Hrvatskoj? BIOGAS - AUSTRIAN EXPERIENCES AND CROATIAN NEEDS Summary Organic rest after processing within the biogas plant operation do not pollute the enviroment and may be used as a first class fertiliser; and additionally they can be used as biogas in cogeneration operation of head and current, in which case one head of cattle would provide at least 1.7 kwh of electrical energy and 3.4 kwh of heat each day. In such casses that the pig's manure is being released unprocessed from a farm operation into the eccological environment; and for the heating generation on the farm one of the standard unrenewable fuels is being consumed, a double harm has been effected - one that can be measured and the other which can not even be estimated: pollution of fresh air, water and flora life supplay. In a careful estimate Austria provides premises for biogas processing plants which would generate 3.6 Billion kwh of electric energy within the cogeneration operations. What about Croatia? 241

2 Uvodna napomena Ovaj referat je napisan po nagovoru te uz svesrdnu podršku i pomoć prijatelja. Međutim, to je bilo moguće tek nakon što nam je dobrotom gospode iz Gospodarske komore Štajerske iz Graza u Austriji, omogućeno da vidimo dva postrojenja bioplina, te prikupimo mnoštvo podataka i literature. Obilje podataka o stanju našeg gospodarstva, koje djelomično koristim u ovom referatu, dobio sam Ijubaznošću zaposlenika Državnog zavoda za statistiku. Svima najsrdačnije zahvaljujem. Bioplin = energent Bioplin proizveden na seoskim gospodarstvima ili postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda ili s odlagališta smeća, a zatim upotrebljavan kao obnovljivi izvor energije, čini život na seoskim gospodarstvima udobnijim i jeftinijim. Troškovi života na seoskim gospodarstvima i troškovi za pročišćavanje otpadnih voda, sanacija odlagališta smeća, smanjuju se iskorištavanjem bioplina. Uzgojem i preradom stoke, te preradom poljoprivrednih kultura, dolazi do nagomilavanja otpada. Taj se otpad u zatvorenim prostorima (bez zraka) razgrađuje pomoću dušičnih bakterija, koje u toj razgradnji stvaraju smjesu plinova koje nazivamo bioplin, a čiji je glavni sastojak metan. Kod proizvodnje i prerade hrane nužno se stvaraju zagađenja, odnosno nije sve iskoristivo za našu prehranu. Taj neiskoristivi dio, nagomilan i odložen u prirodi, čini zagađenje koje smo obvezni otkloniti. U svrhu potpune prerade i otklanjanja organskih ostataka, može se koristiti bioplinsko postrojenje iz kojeg dobivamo bioplin i bioplinsku gnojnicu. Korist od proizvodnje bioplina je dakle povrat uloženih sredstava za zaštitu okoliša putem iskorištavanja bioplina kao energenta i povrat uloženih sredstava putem kotištenja bioplinske gnojnice, jer se ne moraju kupovati mineralna gnojiva, a povećava se urod poljoprivrednih kultura. U statističkom ispitivanju koje je obuhvatilo 10 gospodarstava u Austriji kao motiv za gradnju bioplinskih postrojenja navedeno je: Primarni motivi: - 3 slučaja: trebalo je obnoviti humus; spoznaja da je bioplinska gnojnica podnošljivija za tlo od neprerađene gnojnice; dobivanje bolje gnojnice - 2 slučaja: dobivanje energije iz gnoja i dobivanje ukupne vlastite električne i termoenergije - 2 slučaja: jaki smrad - 1 slučaj: otežani odvoz gnojnice - 1 slučaj: trebalo je popraviti i obnoviti jamu za gnojnicu da ne zagađuje podzemne vode - 1 slučaj: prelazak gospodarstva na ekološku poljoprivredu. 242

3 Sekundarni motivi: - 4 slučaja: smanjenje visokih troškova za potrebe energije; dobivanje energije iz gnoja; visoke potrebe za vlastitom energijom - 3 slučaja: zbog velikog mirisnog zagađenja; čisto gospodarstvo - bez smrada - 2 slučaja: bolja upotreba gnojiva; želja za poboljšanjem gnoja - 1 slučaj: zbog velike upotrebe mineralnog gnojiva. Za tih deset oglednih bioplinskih postrojenja u Republici Austriji (lit.1) zanimljivi su i sljedeći podaci: 1. prosječna starost bioplinskog postrojenja je 8,1 godina, a kreće se u granicama od 3 do 18 godina 2. najčešće se prerađuje gnojnica od više vrsta domaćih životinja, pa je na tih deset gospodarstava upotrebljena gnojnica od: goveda (8 slučajeva), svinja (6 slučajeva), kokoši (5 slučajeva) i konja (1 slučaj) 3. prosječan broja životinja na tih deset gospodarstava je 85,7 stočnih jedinica, a pojedina imaju 30 do 200 stočnih jedinica 4. prosječna proizvodnja bioplinaje 124 m 3 /dan, odnosno 1,5 m 3 /SJ/dan 5. od deset oglednih gospodarstava bioplin se na 9 upotrebljava za suproizvodnju električne i toplinske energije. Stočna jedinica, ili kraće SJ, označuje životinju ili životinje mase 500 kg. Tako krava mase 600 kg čini 1,2 SJ, a svinja u tovu mase 60 kg čini 0,12 SJ. Što je bioplin? Za razliku od tehničkih plinovitih goriva, koja dobivamo u raznim proizvodnim postupcima, postoje i prirodna plinovita goriva (lit. 2): zemni plin i močvarni plin koji se nalaze i stvaraju u prirodi. Zemni plin je čest pratilac nafte i ustanovljen je na više mjesta u Hrvatskoj. Močvarni plin stvara se u prirodi razgradnjom raznih organskih tvari, bez prisustva zraka, uz pomoć dušičnih bakterija. Globalno, najviše močvarnog plina nastaje u prirodi u probavnom traktu preživača, na rižinim poljima, te u stajaćim vodama; sveukupno 780 milijuna tona/god metana, koji je glavni sastojak močvarnog plina. Bioplin je po sastavu i postanku isti kao močvarni plin, međutim bioplin nastaje u kontroliranim uvjetima bioplinskih postrojenja na seoskim gospodarstvima, pri pročišćavanju otpadnih voda, na odlagalištima smeća i drugdje. Bioplin čine: metan (60-90% vol.). ugljični dioksid (35-10% vol.), te (ukupno do 5% vol.) sumporovodik, vodik, dušik i eventualno neki drugi plinovi, ovisno o organskim tvarima iz kojih je potekao bioplin. Ogrjevna moć bioplinaje 6,0-7,5 kwh/nm 3, odnosno kao 0,6 litara loživa ulja u prosjeku po normnom volumenskom metru bioplina. 243

4 244 Što sa bioplinom rade naši susjedi? Nas nekoliko entuzijasta nastojali smo u Hrvatskoj pronaći neko bioplinsko postrojenje u radu, o čemu se prije govorilo u sredstvima priopćavanja. To nam jednostavno nije polazilo za rukom. Raspitivali smo se i kod naših susjeda u Sloveniji, pa smo doznali da postoje bioplinska postrojenja na pročišćavanju otpadnih voda, ali ne na seoskim gospodarstvima (mala postrojenja), koja su nas zanimala. Zahvaljujući sretnim okolnostima stupili smo u vezu sa gospodom iz Gospodarske komore Štajerske, te dogovorili posjet i razgledavanje bioplinskih postrojenja na dva seoska gospodarstva. Priznajem da smo bili toliko iznenađeni onim što nam je pokazano da od čuđenja nismo imali spremna pitanja. Na gospodarstvu Fiedlerovih, koje smo prvo posjetili, uzgajaju se odojci, te ih zajedno s krmačama ima oko 240. U gnojnicu ulazi međutim i mjesni biootpad, otpad susjednih ugostiteljskih radnji, ali i gnojnica s nekoliko susjednih gospodarstava. Postrojenje je izrađeno uglavnom vlastitim snagama i vlastitim financijskim sredstvima, uz stručnu pomoć vlasti. Uloženo je ATS. Fermentor, spremnik u kojem se vrši razgradnja organskih tvari bez prisustva zraka, te se pomoću dušičnih bakterija stvara plin, ima promjer od 10 m, dubinu 3 m, ukopan je potpuno u zemlju, izrađen je od betona, a na dnu ima podno grijanje. Bioplin se pomoću dvaju asinhronih agregata od po 25 kw e i svaki, u suproizvodnji pretvara u električnu i Suproizvodnja u bioplinskoj strojarnici Fiedlerovih

5 toplinsku energiju. Pola toplinske energije vraća se u fermentor putem podnog grijanja radi održavanja potrebne topline za rast dušičnih bakterija. Struja se troši za vlastite potrebe, ali se najvećim dijelom prodaje u mrežu. Preostala toplina se koristi za zagrijavanje stambenih i gospodarskih prostorija, a ostalo prema potrebi. Pritisak plina u fermentoru je 4 mbara, te nisu potrebne nikakve posebne zaštitne mjere. Plinosprema se nalazi u zatvorenoj prostoriji i izrađena je od plastične folije. Na gospodarstvu Durlacherovih koristi se prvenstveno gnojnica vlastitih kokoši nesilica kojih ima komada. Osim gnojnice vlastitog gospodarstva, koja čini 80% ukupno prerađene gnojnice, koristi se gnojnica biljnih prerađivača iz susjedstva. To je komina koja ostaje nakon destilacije žestokih alkoholnih pića i ostatak repice iz koje je prethodno odvojeno dizelsko gorivo. U bioplinskom pogonu Durlacherovih, koristi se bez ostatka komina voća i pretvara se u bioplin i gnojnicu, kao i ostataci repice bogati glicerinima, koji obilno daju bioplin i, razumljivo, gnojnicu. Postrojenje je izvedeno prema patentu BIMA, te je kompjutorski vođeno. Fermentor je veličine 800 m 3. Plin pogoni dva sinkrona agregata, svaki snage 60 kw e i. Struja se najviše koristi za vlastite potrebe, a toplina za zagrijavanje gospodarskih zgrada te za sušenje kukuruza u silosima. Cijena postrojenja je ATS. Zanimljivo je da je odluka za gradnju bioplinskog postrojenja donesena kod Durlacherovih zato što je taj posjed imao premalo zemljišta u odnosu na broj i vrstu uzgajanih životinja. Da ne bi morali dokupiti zemlju ili smanjiti proizvodnju jaja, Durlacherovi su gnojnicu koju daju njihove kokoši učinili bezopasnom za okolinu preradom u bioplinskom postrojenju. Dobit od uštede struje u iznosu od ATS/god, bila je drugorazrednog značenja; ona samo smanjuje teret investicije, kao i ušteda novca koji je prije trošen za mineralno gnojivo i loživo ulje za sušenje kukuruza u silosima. Procjenjuje se da je moguće širom Austrije ekonomično voditi i bioplinskih pogona na seoskim gospodarstvima, industriji i mjesnim zajedničkim pogonima. Na taj način dobilo bi se na cijelom području iz biološkog otpada otprilike 1,8 milijardi volumenskih metara bioplina na godinu (lit.1). Za preradu u bioplinskim postrojenjima, kako je već i spominjano, pogodni su (lit. 1 i 3): - stajska gnojnica - otpad šećerne repe (lišće i drugo) - biootpad kućanstva - otpad od voća i povrća pri konzerviranju - biootpad ugostiteljstva (ulja i masti) - svježa trava, djetelina, kukuruzovina - klaonički otpad - silaže: trava, kukuruz - mulj od pročišćavanja voda - slama: ječma, zobi, repice, raži, pšenice - komina od vina i rakije - otpad pri proizvodnji piva i kvasca, i drugo. Osim posebnih bioplinskih postrojenja, uvode se, naročito u Danskoj, zajednička postrojenja. Vidjeti smo na primjeru postrojenja Fiedlerovih da individualno postrojenje može prerasti u zajedničko, ovisno o stupnju svijesti u pojedinoj mjesnoj zajednici. Za razliku od Fiedlerovog pogona, uhodani zajednički pogoni, koji su zbog svoje 245

6 veličine jeftiniji s obzirom na prerađene količine i dobiveni bioplin, zajednički pogoni dijele i prerađenu gnojnicu i dobiveni bioplin, koji je tada proveden do gospodarstva uključenog u bioplinsku zajednicu. Dakle, da je iskorišten i prerađen najveći dio biološkog otpada u Austriji bilo bi moguće proizvesti 3,6 TWh elektroenergije, a u suproizvodnji i toliku količinu iskoristive topline (lit.1). Predvidive mogućnosti Štajerske za preradu u bioplinskim postrojenjima su, uz primjenu suproizvodnje električne i toplinske energije, 5,4 PJ (lit. 3). U tu svrhu potrebno je izgraditi oko bioplinskih postrojenja veličina kojih je prikazana u tablici. SJ Veličina postrojenja Godišnji učinak (GJ / god) 354,8 591, ,6 Broj (kom.) Tablica: Broj potrebnih postrojenja u Štajerskoj (lit. 3) Opskrba energijom zemalja Europske zajednice temelji se uglavnom na neobnovljivim izvorima energije, i to 84% ukupnog udjela. Energenti su u godini bili su: ugljen 21%, nafta 44%, plin 19%, a ostalo su činili atomska energija i obnovljivi izvori energije (lit. 4). Takovo stanje uzrokovano je jeftinim fosilnim gorivima, poglavito naftom, i jeftinim dolarom, obračunskom sredstvu za cijene nafte. Međutim, pri izgaranju jedne tone nafte stvara se 2,8 tona ugljičnog dioksida, koji kao plinoviti otpad odlazi u okolni zrak. Ukupne potrebe energije zemalja Europske zajednice iznose oko Mtoe godišnje (oe - ekvivalent goriva toplinske vrijednosti nafte). Pretpostavlja se i predlaže da se ukupne potrebe energije zadrže na istoj razini potrošnje u planovima razvitka do godine. Nastoji se, međutim, da udio energije od obnovljivih izvora u ukupnom utrošku energije bitno poraste, i to na 20% i više. Koliko stoji bioplinsko postrojenje? Odgovor na pitanje povrata sredstava od izgrađenih bioplinskih postrojenja, složen je stoga što takovo postrojenje daje raznovrsnu, često nemjerljivu korist, a ne samo energetsku učinkovitost. (Zar naš odnos prema okolišu nije pitanje etike?) Prilikom 246

7 vrednovanja bioplinske gnojnice, proizvoda biopiinskog postrojenja, ne uzima se u obzir bolja gnojidba, uspješnija zaštita podzemnih voda putem smanjenog unošenja nitrata i emisije plinova koji izazivaju učinak staklenika, poboljšanje tla, bolji režim gnojidbe. Novčana protuvrijednost bioplinske gnojnice upotrebljene kao gnojivo i zaštitno sredstvo za usjeve, izračunana je u Njemačkoj i iznosi 90 do 125 DEM godišnje po stočnoj jedinici. Cijena zaštite okoline od organskog otpada za zemlju usmjerenu turizmu, kao što su Austrija i Hrvatska, nije mjerljiva. Mjerljiva je cijena izgradnje bioplinskih postrojenja u odnosu na troškove ulaganja, u ovisnosti o veličini postrojenja (mjereno u stočnim jedinicama), što je prikazano na dijagramu (lit.1). i 3Lf?-3e'e'e-z. ' ,. 1 0 \ ' -.. j Kc-.scu-itt, Sc-wc r f"g, '992 o X o C - A DW-S. '99' r icr-.-er i/i _ z RetfciSirdrjp, '99' Sc^^ z/vi*.:eiwe r :e) '989 A <a tsch-tt; K7BL, '992 (r-itte grosse Ai^oge-i) ;oo ' VEL'ĆAA POSTROJENJA (SJ) T'esoorf. '992 Dijagram: Troškovi zasebnih bioplinskih postrojenja Potrebe Hrvatske Prioritetna privredna grana u Hrvatskoj je turizam, a za to su potrebni: hrana, čist okoliš i sređena infrastruktura. Sada nam nedostaje hrane i energije, s obzirom da hranu i energiju uvozimo, a okoliš nam je slabo zaštićen. Vezano uz našu prioritetnu privrednu granu, bioplinska postrojenja upravo daju: proizvodnju zdrave i jeftinije hrane, zaštitu okoliša i omogućuju proizvodnju jeftine električne i toplinske energije u malim decentraliziranim jedinicama. 247

8 Tipično bioplinsko postrojenje sadrži: jamu za sakupljanje i miješanje, fermentor, bazen za prerađenu gnojnicu, plinospremu i strojarnicu. Dva tipa fermentora prikazani su na crtežima. U strojarnici gotovo svih bioplinskih postrojenja, nalazi se agregat za suproizvodnju elektroenergije i topline. (Ut.1) (Lit. 3) Crteži različitih tipova fermentora Pri izgradnji bioplinskih postrojenja najveći posao su građevinski radovi, nakon što je odabran temperaturni režim, veličina fermentora i oblik fermentora. U Austriji se grade bioplinska postrojenja na gospodarstvima koja imaju 30 ili više stočnih jedinica stoke u tovu, te se dobiva energetska protuvrijednost od 22 litre loživa ulja dnevno (lit. 3) na takvom gospodarstvu. 248

9 U Hrvatskoj je prilikom popisa stanovništva godine zabilježeno ovakovo stanje na seoskim gospodarstvima: Vrsta stoke Ukupno grla Broj gospodarstava Broj gospodarstava goveda (s grla) 276 (s više od 20 grla) svinje (s grla) 362 (s više od 50 grla) ovce (s grla) 527 (s više od 50 grla) koze perad Prosjek ukupnog broja stoke i prinosa poljoprivrednih kultura u Hrvatskoj: goveda svinje konji ovce perad voće grožđe sijeno (djetelina, lucerna, livade, pašnjaci) šećerna repa grla grla grla grla kom t t t t. Preradom se prosječno godišnje dobiva u Hrvatskoj: meso (u klaonicama) konzerviranje voća i povrća šećera rakije (od šljiva i voća) vina t t t hl hl. U svim fazama prerade poljoprivrednih proizvoda i stoke u hranu i piće, ostaju velike količine neprerađenog otpada, koji može, prerađen u bioplinskom postrojenju, davati energiju i gnojivo. Treba napomenuti da je utrošak mineralnih gnojiva i minerala prosječno u Hrvatskoj t/godišnje. Za tu količinu mineralnog gnojiva utrošene su velike količine energije (za domaću proizvodnju) ili deviza (za uvoz). Bioplinska gnojnica, vidljivo na primjeru bioplinskih postrojenja u Austriji, gotovo potpuno zamjenjuje mineralna gnojiva (ostaju energija ili devize). 249

10 250 Zaključak U našoj blizini - Republici Austriji - već desetak godina uspješno rade manja i srednja bioplinska postrojenja. Radi se o pogonima, smještenim većinom na seoskim gospodarstvima, koji koriste stajsku gnojnicu i razni drugi organski otpad. Tehničkih nepoznanica za izvedbu bioplinskih postrojenja nema. Naši susjedi u Austriji voljni su nam pokazati svoja dostignuća, te možemo očekivati i njihovu stručnu i tehničku pomoć za izgradnju bioplinskih postrojenja u Hrvatskoj. Neprijeporne su potrebe za čistim okolišem, dobrim i jeftinim gnojivom, te energijom u našoj zemlji. Postoji i "repromaterijal" za bioplinska postrojenja; koja bi objedinila rješenje više problema: ekologije, energetike i zdrave obilne hrane u Hrvatskoj. Pitanje je vremena kada će otpočeti izgradnja bioplinskih postrojenja u Hrvatskoj. To ovisi o tome kada će Hrvatska usmjeriti novčana sredstva u trojstvo: poljoprivredu i stočarstvo, zaštitu okoliša i proizvodnju energije - putem izgradnje bioplinskih postrojenja. Literatura 1. Walter Graf: Biogas fur Osterreich / Osterreichische Hochschiilerschaft 2. Miroslav Mikulčić: Motori 1 / Školska knjiga - Zagreb 3. BOKU - Landtehnick I Universitat fur Bodenkultur Wien; Institut fur Land-, Umwelt- und Energietechnik 4. Biomasse - Strategien I Osterreichischer Biomasse - Verband 5. Publikacije Državnog zavoda za statistiku RH u Zagrebu 6. Dunja Desnica: Bio-plin, mogućnosti i praktična rješenja